一、概念
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SQL?(Structured?Query?Language)?數(shù)據(jù)庫,指關系型數(shù)據(jù)庫。主要代表:SQL?Server,Oracle,MySQL(開源),PostgreSQL(開源)。
NoSQL(Not?Only?SQL)泛指非關系型數(shù)據(jù)庫。主要代表:MongoDB,Redis,CouchDB。
二、區(qū)別
1、存儲方式
SQL數(shù)據(jù)存在特定結構的表中;而NoSQL則更加靈活和可擴展,存儲方式可以省是JSON文檔、哈希表或者其他方式。SQL通常以數(shù)據(jù)庫表形式存儲數(shù)據(jù)。舉個栗子,存?zhèn)€學生借書數(shù)據(jù):
而NoSQL存儲方式比較靈活,比如使用類JSON文件存儲上表中熊大的借閱數(shù)據(jù):
2、表/數(shù)據(jù)集合的數(shù)據(jù)的關系
在SQL中,必須定義好表和字段結構后才能添加數(shù)據(jù),例如定義表的主鍵(primary?key),索引(index),觸發(fā)器(trigger),存儲過程(stored?procedure)等。表結構可以在被定義之后更新,但是如果有比較大的結構變更的話就會變得比較復雜。在NoSQL中,數(shù)據(jù)可以在任何時候任何地方添加,不需要先定義表。例如下面這段代碼會自動創(chuàng)建一個新的"借閱表"數(shù)據(jù)集合:
NoSQL也可以在數(shù)據(jù)集中建立索引。以MongoDB為例,會自動在數(shù)據(jù)集合創(chuàng)建后創(chuàng)建唯一值_id字段,這樣的話就可以在數(shù)據(jù)集創(chuàng)建后增加索引。
從這點來看,NoSQL可能更加適合初始化數(shù)據(jù)還不明確或者未定的項目中。
3、外部數(shù)據(jù)存儲
SQL中如何需要增加外部關聯(lián)數(shù)據(jù)的話,規(guī)范化做法是在原表中增加一個外鍵,關聯(lián)外部數(shù)據(jù)表。例如需要在借閱表中增加審核人信息,先建立一個審核人表:
再在原來的借閱人表中增加審核人外鍵:
這樣如果我們需要更新審核人個人信息的時候只需要更新審核人表而不需要對借閱人表做更新。而在NoSQL中除了這種規(guī)范化的外部數(shù)據(jù)表做法以外,我們還能用如下的非規(guī)范化方式把外部數(shù)據(jù)直接放到原數(shù)據(jù)集中,以提高查詢效率。缺點也比較明顯,更新審核人數(shù)據(jù)的時候將會比較麻煩。
4、SQL中的JOIN查詢
SQL中可以使用JOIN表鏈接方式將多個關系數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)用一條簡單的查詢語句查詢出來。NoSQL暫未提供類似JOIN的查詢方式對多個數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)做查詢。所以大部分NoSQL使用非規(guī)范化的數(shù)據(jù)存儲方式存儲數(shù)據(jù)。
5、數(shù)據(jù)耦合性
SQL中不允許刪除已經(jīng)被使用的外部數(shù)據(jù),例如審核人表中的"熊三"已經(jīng)被分配給了借閱人熊大,那么在審核人表中將不允許刪除熊三這條數(shù)據(jù),以保證數(shù)據(jù)完整性。而NoSQL中則沒有這種強耦合的概念,可以隨時刪除任何數(shù)據(jù)。
6、事務
SQL中如果多張表數(shù)據(jù)需要同批次被更新,即如果其中一張表更新失敗的話其他表也不能更新成功。這種場景可以通過事務來控制,可以在所有命令完成后再統(tǒng)一提交事務。而NoSQL中沒有事務這個概念,每一個數(shù)據(jù)集的操作都是原子級的。
7、增刪改查語法
8、查詢性能
在相同水平的系統(tǒng)設計的前提下,因為NoSQL中省略了JOIN查詢的消耗,故理論上性能上是優(yōu)于SQL的。
2. 什么是NoSQL?
2.1 NoSQL 概述
NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意即“不僅僅是SQL”,
泛指非關系型的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起,傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫在應付web2.0網(wǎng)站,特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的SNS類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心,暴露了很多難以克服的問題,而非關系型的數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點得到了非常迅速的發(fā)展。NoSQL數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生就是為了解決大規(guī)模數(shù)據(jù)集合多重數(shù)據(jù)種類帶來的挑戰(zhàn),尤其是大數(shù)據(jù)應用難題,包括超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲。
(例如谷歌或Facebook每天為他們的用戶收集萬億比特的數(shù)據(jù))。這些類型的數(shù)據(jù)存儲不需要固定的模式,無需多余操作就可以橫向擴展。
2.2 NoSQL代表
MongDB、 Redis、Memcache
3. 關系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL的區(qū)別?
3.1 RDBMS
高度組織化結構化數(shù)據(jù)
結構化查詢語言(SQL)
數(shù)據(jù)和關系都存儲在單獨的表中。
數(shù)據(jù)操縱語言,數(shù)據(jù)定義語言
嚴格的一致性
基礎事務
ACID
關系型數(shù)據(jù)庫遵循ACID規(guī)則
事務在英文中是transaction,和現(xiàn)實世界中的交易很類似,它有如下四個特性:
A (Atomicity) 原子性
原子性很容易理解,也就是說事務里的所有操作要么全部做完,要么都不做,事務成功的條件是事務里的所有操作都成功,只要有一個操作失敗,整個事務就失敗,需要回滾。比如銀行轉賬,從A賬戶轉100元至B賬戶,分為兩個步驟:1)從A賬戶取100元;2)存入100元至B賬戶。這兩步要么一起完成,要么一起不完成,如果只完成第一步,第二步失敗,錢會莫名其妙少了100元。
C (Consistency) 一致性
一致性也比較容易理解,也就是說數(shù)據(jù)庫要一直處于一致的狀態(tài),事務的運行不會改變數(shù)據(jù)庫原本的一致性約束。
I (Isolation) 獨立性
所謂的獨立性是指并發(fā)的事務之間不會互相影響,如果一個事務要訪問的數(shù)據(jù)正在被另外一個事務修改,只要另外一個事務未提交,它所訪問的數(shù)據(jù)就不受未提交事務的影響。比如現(xiàn)有有個交易是從A賬戶轉100元至B賬戶,在這個交易還未完成的情況下,如果此時B查詢自己的賬戶,是看不到新增加的100元的
D (Durability) 持久性
持久性是指一旦事務提交后,它所做的修改將會永久的保存在數(shù)據(jù)庫上,即使出現(xiàn)宕機也不會丟失。
3.2 NoSQL
代表著不僅僅是SQL
沒有聲明性查詢語言
沒有預定義的模式
鍵 - 值對存儲,列存儲,文檔存儲,圖形數(shù)據(jù)庫
最終一致性,而非ACID屬性
非結構化和不可預知的數(shù)據(jù)
CAP定理
高性能,高可用性和可伸縮性
分布式數(shù)據(jù)庫中的CAP原理(了解)
CAP定理:
Consistency(一致性), 數(shù)據(jù)一致更新,所有數(shù)據(jù)變動都是同步的
Availability(可用性), 好的響應性能
Partition tolerance(分區(qū)容錯性) 可靠性
P: 系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會影響系統(tǒng)的繼續(xù)運作。
定理:任何分布式系統(tǒng)只可同時滿足二點,沒法三者兼顧。
CAP理論的核心是:一個分布式系統(tǒng)不可能同時很好的滿足一致性,可用性和分區(qū)容錯性這三個需求,
因此,根據(jù) CAP 原理將 NoSQL 數(shù)據(jù)庫分成了滿足 CA 原則、滿足 CP 原則和滿足 AP 原則三 大類:
CA - 單點集群,滿足一致性,可用性的系統(tǒng),通常在可擴展性上不太強大。
CP - 滿足一致性,分區(qū)容忍性的系統(tǒng),通常性能不是特別高。
AP - 滿足可用性,分區(qū)容忍性的系統(tǒng),通??赡軐σ恢滦砸蟮鸵恍?/p>
CAP理論就是說在分布式存儲系統(tǒng)中,最多只能實現(xiàn)上面的兩點。
而由于當前的網(wǎng)絡硬件肯定會出現(xiàn)延遲丟包等問題,所以分區(qū)容忍性是我們必須需要實現(xiàn)的。
所以我們只能在一致性和可用性之間進行權衡,沒有NoSQL系統(tǒng)能同時保證這三點。
說明:C:強一致性 A:高可用性 P:分布式容忍性
舉例:
CA:傳統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫
AP:大多數(shù)網(wǎng)站架構的選擇
CP:Redis、Mongodb
注意:分布式架構的時候必須做出取舍。
一致性和可用性之間取一個平衡。多余大多數(shù)web應用,其實并不需要強一致性。
因此犧牲C換取P,這是目前分布式數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的方向。
4. 當下NoSQL的經(jīng)典應用
當下的應用是 SQL 與 NoSQL 一起使用的。
代表項目:阿里巴巴商品信息的存放。
去 IOE 化。
ps:I 是指 IBM 的小型機,很貴的,好像好幾萬一臺;O 是指 Oracle 數(shù)據(jù)庫,也很貴的,好幾萬呢;M 是指 EMC 的存儲設備,也很貴的。
難點:
數(shù)據(jù)類型多樣性。
數(shù)據(jù)源多樣性和變化重構。
數(shù)據(jù)源改造而服務平臺不需要大面積重構。
1 理解ACID與BASE的區(qū)別(ACID是關系型數(shù)據(jù)庫強一致性的四個要求,而BASE是NoSQL數(shù)據(jù)庫通常對可用性及一致性的弱要求原則,它們的意思分別是,ACID:atomicity, consistency, isolation, durability;BASE:Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。同時有意思的是ACID在英語里意為酸,BASE意思為堿)
2 理解持久化與非持久化的區(qū)別。這么說是因為有的NoSQL系統(tǒng)是純內存存儲的。
3 你必須意識到傳統(tǒng)有關系型數(shù)據(jù)庫與NoSQL系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結構上的本質區(qū)別。傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫通常是基于行的表格型存儲,而NoSQL系統(tǒng)包括了列式存儲(Cassandra)、key/value存儲(Memcached)、文檔型存儲(CouchDB)以及圖結構存儲(Neo4j)
4與傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫有統(tǒng)一的SQL語言操作接口不同,NoSQL系統(tǒng)通常有自己特有的API接口。
5 在架構上,你必須搞清楚,NoSQL系統(tǒng)是被設計用于成百上千臺機器的集群中的,而非共享型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的架構。
6在NoSQL系統(tǒng)中,可能你得習慣一下不知道你的數(shù)據(jù)具體存在何處的情況。
7 在NoSQL系統(tǒng)中,你最好習慣它的弱一致性?!眅ventually consistent”(最終一致性)正是BASE原則中的重要一項。比如在Twitter,你在Followers列表中經(jīng)常會感受到數(shù)據(jù)的延遲。
8 在NoSQL系統(tǒng)中,你要理解,很多時候數(shù)據(jù)并不總是可用的。
9 你得理解,有的方案是擁有分區(qū)容忍性的,有的方案不一定有。
NoSQL,指的是非關系型的數(shù)據(jù)庫。隨著互聯(lián)網(wǎng)web2.0網(wǎng)站的興起,傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)庫在應付web2.0網(wǎng)站,特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的
SNS類型的web2.0純動態(tài)網(wǎng)站已經(jīng)顯得力不從心,暴露了很多難以克服的問題,而非關系型的數(shù)據(jù)庫則由于其本身的特點得到了非常迅速的發(fā)展。
NoSQL(NoSQL
= Not Only SQL
),意即“不僅僅是SQL”,是一項全新的數(shù)據(jù)庫革命性運動,早期就有人提出,發(fā)展至2009年趨勢越發(fā)高漲。NoSQL的擁護者們提倡運用非關系型的數(shù)
據(jù)存儲,相對于鋪天蓋地的關系型數(shù)據(jù)庫運用,這一概念無疑是一種全新的思維的注入。
從這一新興技術中選擇一款正確的NoSQL數(shù)據(jù)庫是非常具有挑戰(zhàn)性的。比一下網(wǎng)建議在選擇時考慮以下因素:
并發(fā)控制
并
發(fā)控制指的是當多個用戶同時更新運行時,用于保護數(shù)據(jù)庫完整性的各種技術。并發(fā)機制不正確可能導致臟讀、幻讀和不可重復讀等此類問題。并發(fā)控制的目的是保
證一個用戶的工作不會對另一個用戶的工作產(chǎn)生不合理的影響。在某些情況下,這些措施保證了當用戶和其他用戶一起操作時,所得的結果和她單獨操作時的結果是
一樣的。在另一些情況下,這表示用戶的工作按預定的方式受其他用戶的影響。
封鎖
就是事務T在對某個數(shù)據(jù)對象(例如表、記錄等)操作之前,先向系統(tǒng)發(fā)出請求,對其加鎖。加鎖后事務T就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制,在事務T釋放它的鎖之前,其它的事務不能更新此數(shù)據(jù)對象。
封鎖是一次只允許一個用戶讀取或修改的一種機制,是實現(xiàn)并發(fā)控制的一個非常重要的技術。
MVCC
Multi-Version Concurrency Control多版本并發(fā)控制,維持一個數(shù)據(jù)的多個版本使讀寫操作沒有沖突。MVCC優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫并發(fā)系統(tǒng),使系統(tǒng)在有大量并發(fā)用戶時得到最高的性能,并且可以不用關閉服務器就直接進行熱備份。
ACID
指
數(shù)據(jù)庫事務正確執(zhí)行的四個基本要素的縮寫。包含:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久
性(Durability)。一個支持事務(Transaction)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),必需要具有這四種特性,否則在事務過程(Transaction
processing)當中無法保證數(shù)據(jù)的正確性,交易過程極可能達不到交易方的要求。
None
一些系統(tǒng)不提供原子性。
鏡像
數(shù)據(jù)庫鏡像是DBMS根據(jù)DBA的要求,自動把整個數(shù)據(jù)庫或其中的關鍵數(shù)據(jù)復制到另一個磁盤上,每當主數(shù)據(jù)庫更新時,DBMS會自動把更新后的數(shù)據(jù)復制過去,即DBMS自動保證鏡像數(shù)據(jù)與主數(shù)據(jù)的一致性。
鏡像分為同步和異步。
數(shù)據(jù)存儲
指的是數(shù)據(jù)的物理特性怎樣被存儲在數(shù)據(jù)庫中。
磁盤 數(shù)據(jù)被存儲在硬盤驅動器里;
GFS或谷歌文件系統(tǒng)是一個由谷歌開發(fā)的專有的分布式文件系統(tǒng);
Hadoop是Apache軟件框架,免費許可下支持數(shù)據(jù)密集型分布式應用程序;
RAM隨機存儲器;
插件 可以添加外部插件;
Amazon S3通過Web服務接口提供存儲;
BDB:BDB
全稱是 “Berkeley DB”,它是MySQL具有事務能力的表類型,由Sleepycat
Software開發(fā)。BDB表類型提供了MySQL用戶長久期盼的功能,即事務控制能力。在任何RDBMS中,事務控制能力都是一種極其重要和寶貴的功
能。事務控制能力使得我們能夠確保一組命令確實已經(jīng)全部執(zhí)行成功,或者確保當任何一個命令出現(xiàn)錯誤時所有命令的執(zhí)行結果均被退回。
實現(xiàn)語言
實現(xiàn)語言會影響數(shù)據(jù)庫的發(fā)展速度。典型的NoSQL數(shù)據(jù)庫是用低級語言如C / C + +編寫的。另一方面,那些更高層次的語言如Java,使自定義更容易。
實現(xiàn)語言有:C, C++, Erlang, Java, Python
特性
考慮下列哪一個特點對你的數(shù)據(jù)庫是最重要的:
持久性
可用性
一致性
分區(qū)容忍性
證書類型
下面這些許可證是一個不同的開放源碼許可的形式:
GPL:通用公共許可證
BSD:伯克利軟件分發(fā)
MPL:Mozilla公共許可證
EPL:Eclipse公共許可證
IDPL:最初的開發(fā)者的公共許可證
LGPL:較寬松通用公共許可證
存儲類型
存儲類型是NoSQL數(shù)據(jù)庫最大的不同,是決定使用哪款數(shù)據(jù)庫的一個首要指標。
關鍵字:支持get、put和刪除操作
按列存儲:相對于傳統(tǒng)的按行存儲,數(shù)據(jù)集成容易多了
面向文件系統(tǒng):存儲像是JSON或XML這樣的結構化文件,很容易就能從面向對象軟件中獲取數(shù)據(jù)。